[发明专利]用于MPCVD设备的腔内气流场调节装置及使用方法

权利要求书

1.一种用于MPCVD设备的腔内气流场调节装置，包括带有内腔体和进气口的微波等离子体反应器，设置在微波等离子体反应器内腔体底部的基片台，放置在基片台上用于金刚石生产的钼托，所述基片台设置有贯穿基片台，连接微波等离子体反应器的内腔体与微波等离子体反应器外侧的抽气管道，其特征在于：还包括设置在基片台顶端，用于放置钼托的衬底支架，所述衬底支架包括支架主体，以及在支架主体顶端开设的用于放置钼托的钼托槽，在所述钼托槽底面的中心处开设有贯穿支架主体并与抽气管道对接的抽气孔，在所述抽气孔周边的支架主体上设置有以抽气孔为中心，向钼托槽边沿延伸的均流槽。

2.根据权利要求1所述的用于MPCVD设备的腔内气流场调节装置，其特征是：所述支架主体与钼托槽周边连接处设置有台阶状的用于限定钼托位置的固定台，所述固定台与均流槽的连接处设置有与均流槽对接的固定台槽。

3.根据权利要求2所述的用于MPCVD设备的腔内气流场调节装置，其特征是：所述均流槽在抽气孔处的宽度与该均流槽在固定台槽处的宽度相同，均流槽的两边平行设置，两两均流槽之间呈扇形。

4.根据权利要求2所述的用于MPCVD设备的腔内气流场调节装置，其特征是：所述均流槽在抽气孔处的宽度小于该均流槽在固定台槽处的宽度，均流槽呈扇形，两两均流槽之间呈扇形。

5.根据权利要求1所述的用于MPCVD设备的腔内气流场调节装置，其特征是：所述钼托的高度低于钼托槽的边缘的高度。

6.根据权利要求1所述的用于MPCVD设备的腔内气流场调节装置，其特征是：所述微波等离子体反应器的底部设置有不少于一个用于排出内腔体中气的主气路抽气口，所述主气路抽气口上连接有主气路抽气管，主气路抽气管的另一端连接有用于抽取内腔体内气体的真空机械泵，所述主气路抽气管上连接有隔膜阀；所述抽气管道上连接有基片台微调抽气管，基片台微调抽气管的另一端与真空机械泵连接，基片台微调抽气管上连接有基片台高真空微调阀和基片台气流量检测器；在主气路抽气管与基片台微调抽气管之间连接有主气路微调抽气管，主气路微调抽气管上设置有主气路高真空微调阀和主气路气流量检测器。

7.一种如权利要求1-7任一项所述的用于MPCVD设备的腔内气流场调节装置的使用方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

步骤一：加工微波等离子体反应器，在微波等离子体反应器设置进气口以及不少于一个主气路抽气口，主气路抽气口上使用主气路抽气管连接真空抽气泵，主气路抽气管上连接有隔膜阀；

步骤二：加工基片台，基片台轴向中心处设置有贯穿基片台的抽气管道，抽气管道上连接有基片台微调抽气管，基片台微调抽气管的另一端与真空机械泵连接，基片台微调抽气管上连接有基片台高真空微调阀和基片台气流量检测器，在主气路抽气管与基片台微调抽气管之间连接主气路微调抽气管，主气路微调抽气管上设置有主气路高真空微调阀和主气路气流量检测器；

步骤三：加工衬底支架，在衬底支架的支架主体的顶端设置带有台阶状固定台的钼托槽，在支架主体的轴向中心处设置于抽气管道对接的抽气孔，以抽气孔为中心性钼托槽的边沿设置均流槽；

步骤四：将已经处理好的用于金刚石生长的基底置于钼托上，将钼托放置在钼托槽内，钼托的高度低于钼托槽边沿的高度，利用固定台对钼托进行固定，将衬底支架的抽气孔对准基片台的抽气管道放置到基片台上；关闭反应腔室，打开主气路抽气管，对反应腔室进行抽真空处理；

步骤五：通入氢气，通过隔膜阀关闭主气路抽气管，使用主气路高真空微调阀和基片台高真空微调阀调整气压，同时通入微波，激发产生氢等离子体球；

步骤六：调节基片台高真空微调阀和主气路高真空微调阀逐步升高气压并且同时提高微波功率，使微波功率和内腔体气压分别保持恒定比例，由进气口通入甲烷，然后关闭主气路高真空微调阀，并通过基片台气流量检测器和基片台高真空微调阀调节腔体气压至反应设置压强；

步骤七：维持气体流量比例，持续进行金刚石沉积生长，生长至所需的时长；

步骤八：金刚石膜沉积结束后，缓慢降低功率和气压，将功率和气压降至额定功率和气压时，关掉电源和气源，同时打开主气路抽气管和基片台微调抽气管将内腔体抽至本底真空，然后持续通入冷却水在真空环境下冷却；

步骤九：冷却完后关闭抽气端的主气路抽气管和基片台微调抽气管上的所有阀门和基片台气流量检测器、主气路气流量检测器，将腔体气压调至常压并取出样品，取出样品后清洗内腔体，并对内腔体抽真空至本底真空后保存。